Una estructura de película coextruida, orientada biaxialmente que comprende una capa base que comprende un polímero termoplástico y una primera capa externa que comprende un polímero termoplástico que tiene un punto de fusión no mayor de 230ºF (110ºC) caracterizada por:

• el polímero termoplástico de la capa base es un homopolímero de propileno isotáctico que tiene un isotacticidad de 89 a 99%, un punto de fusión de 311ºF (155ºC) a 329ºF (165ºC) y una velocidad de flujo de fusión de 0,5 a 15 g/10 minutos medida según ASTM D1238, y

• el polímero termoplástico de la primera capa externa se selecciona del grupo que consiste en plastómeros de etileno, copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-ácido acrílico o terpolímeros, y sus mezclas,

la estructura de película se prepara coextruyendo materiales fusionados que se corresponden con cada capa individual de la estructura de película a través de un troquel para formar una lámina de película coextruida y simultáneamente orientando de forma biaxial la lámina de película coextruida sobre una línea usando motores lineales que propelen directamente pares opuestos de enganches de bastidor sincrónicamente

Estructuras de películas termoplásticas con una capa externa de bajo punto de fusión.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a estructuras de películas termoplásticas de multicapas que comprenden al menos una capa exterior de punto de fusión bajo, y los métodos de producción de estructuras de películas termoplásticas de multicapas que comprenden al menos una capa exterior de punto de fusión bajo.

Las estructuras de películas termoplásticas se usan en una amplia variedad de aplicaciones. De los muchos tipos diferentes de estructuras de películas termoplásticas, las llamadas estructuras de películas de polipropileno orientadas (OPP), que incluyen las estructuras de películas de propileno orientadas biaxialmente (BOPP), que comprenden al menos una capa que contiene polipropileno, son una elección muy popular. Las estructuras de películas OPP poseen excelentes características ópticas y mecánicas, además de características de barrera excelentes, por ejemplo características de barrera de humedad. Las estructuras de películas OPP, sin embargo, no son ideales en todos los aspectos.

Por ejemplo, las aplicaciones de empaquetamiento, aplicaciones de laminación y aplicaciones de adhesión al metal son algunos de los ejemplos de la amplia variedad de aplicaciones en las que las estructuras de películas termoplásticas pueden emplearse. Para muchas aplicaciones de empaquetamiento, la estructura de película debe de mostrar buenas características de sellado. Para las aplicaciones de laminación, la estructura de película tiene que lograr uniones de laminación fuertes con el sustrato al cual está siendo laminada. La capa metálica de una estructura de película metalizada debe adherirse fuertemente a la capa metalizada de la estructura de película.

La extensión de las estructuras de películas de OPP no modificadas en las aplicaciones de empaquetamiento, laminación, y adhesión a metal ha sido de alguna manera entorpecida por las dificultades asociadas con proporcionar una estructura de película OPP que posea: características de sellado por calor adecuadas en un intervalo de temperaturas amplio para las aplicaciones de empaquetamiento; fuerzas de unión de la laminación adecuadas para las aplicaciones de laminación; o adhesión de metal adecuada para las estructuras de película metalizada.

Una solución ha sido aplicar un recubrimiento que tenga características excelentes de sellado por calor, laminación y/o características metalizantes sobre una superficie externa de una estructura de película OPP. Un ejemplo de tal recubrimiento es un recubrimiento que comprende un polímero de bajo punto de fusión.

Según una aproximación, un recubrimiento que comprende un polímero de bajo punto de fusión se aplica sobre una superficie externa de una estructura de película que contiene polipropileno vía un procedimiento de recubrimiento fuera de línea. Por ejemplo, si el objetivo es proporcionar una estructura de película orientada biaxialmente que tiene un recubrimiento sobre una superficie externa de la misma, un procedimiento de recubrimiento fuera de línea aplicaría el recubrimiento a la estructura de película después de que la estructura de película haya sido formada y orientada tanto en la dirección de la máquina como en la dirección transversal. El recubrimiento fuera de línea, sin embargo, puede ser extremadamente costoso, requiriendo equipamiento costoso, tal como hornos de secado, sistemas de recuperación de disolventes, y similares.

Según una aproximación diferente, un recubrimiento que comprende un polímero de bajo punto de fusión puede aplicarse sobre una superficie externa de una estructura de película que contiene polipropileno vía un procedimiento de recubrimiento de extrusión en línea. En un procedimiento de recubrimiento de extrusión en línea, que puede usarse en conjunción con un orientador de bastidor secuencial, un recubrimiento que comprende un polímero de bajo punto de fusión se aplica sobre una superficie externa de una estructura de película que contiene polipropileno después de que la estructura de película se ha formado y después orientado en la dirección de la máquina, pero antes de que la estructura de película haya sido orientada en la dirección transversal.

Independientemente de si la técnica de recubrimiento es o no en línea, la adhesión de la unión obtenida entre la capa que contiene el polipropileno y ciertos polímeros de bajo punto de fusión que pueden servir como recubrimiento, tales como un copolímero de acetato de vinil etileno (EVA), puede ser menos que adecuada.

Un método para mejorar la fuerza de la unión es un tratamiento de corona del sustrato antes del recubrimiento de extrusión, por ejemplo, el copolímero EVA, sobre ello, o tratar con ozono, por ejemplo, el copolímero de EVA, antes de ponerlo en contacto con el sustrato. La fuerza de la unión, sin embargo, no es siempre suficiente con alguno de estos métodos, y además, el olor y la capacidad corrosiva del ozono son problemas.

Un método confiable para alcanzar una adhesión de unión grande es aplicar una capa de imprimación entre el sustrato y el recubrimiento de bajo punto de fusión. Ejemplos de imprimadores adecuados incluyen imprimadores tipo iminas, imprimadores basados en agua e imprimadores de tipo poliuretano. La aplicación de un imprimador, sin embargo, hace el procedimiento (i) más complicado, ya que la solución del imprimador tiene que prepararse y diluirse, e (ii) más caro, ya que el tiempo de secado para el imprimador limita la velocidad de recubrimiento.

Sería ventajoso poder proporcionar, sin la necesidad de un imprimador, una estructura de película que exhibiera adhesión de unión buena entre un polímero de bajo punto de fusión recubierto por extrusión, tal como un recubrimiento de copolímero EVA, y el sustrato al cual se aplica el recubrimiento.

Además, debe apreciarse que con el recubrimiento vía fuera de línea, se proporciona una estructura de película en donde el recubrimiento de bajo punto de fusión no ha sido en absoluto orientado. Por medio del recubrimiento de extrusión en línea, se proporciona una estructura de película, en donde el recubrimiento de bajo punto de fusión se ha orientado solamente en una dirección, por ejemplo, la dirección trasversal.

El documento de patente internacional WO 98/37140 describe una película multicapa orientada que comprende al menos una capa externa que comprende un copolímero de etileno que tiene una densidad de 0,9 a 0,935 g/cm³ en contacto con una capa central de polipropileno hecho por coextrusión de dichas capas y la orientación subsecuente hecha usando el método del bastidor secuencial. Sin embargo los intentos para fabricar una estructura de película orientada biaxialmente, coextruida que comprenda al menos una capa de base que contiene un polipropileno y una capa externa que comprende un polímero de bajo punto de fusión se han dificultado por la etapa de orientación de la dirección de la máquina en los métodos convencionales de estructuras de películas orientadas biaxialmente. Específicamente, la etapa de orientación de la dirección de la máquina puede requerir temperaturas del rodillo de orientación de la dirección de la máquina (MDO) por encima de alrededor de 220ºF (104ºC) para estirar adecuadamente la capa base. Por tanto, un polímero de bajo punto de fusión no puede ser coextruido y orientado en la dirección de la máquina orientada por dicho método ya que un polímero de bajo punto de fusión que contacta con los rodillos MDO a tales temperaturas tiende desfavorablemente a pegarse a los rodillos de MDO. Otras complicaciones que se originan al poner en contacto una capa externa de polímero de bajo punto de fusión con los rodillos MDO de relativamente alta temperatura incluyen formación de residuos, defectos ópticos, y el potencial de formar agujeros en las hojas de película lo que conduce a roturas y a la interrupción de la producción.

Por tanto sería ventajoso poder coextruir y orientar biaxialmente una estructura de película que comprende al menos una capa base que contiene polipropileno y una capa externa que comprende un polímero de bajo punto de fusión.

Compendio de la invención

Se proporciona una estructura de película orientada biaxialmente, coextruida que comprende al menos una capa base que comprende un polímero termoplástico y una primera capa exterior que comprende un polímero termoplástico de punto de fusión bajo seleccionado del grupo que consiste en plastómeros de etileno, copolímeros de etileno-acetato de vinilo...

1. Una estructura de película coextruida, orientada biaxialmente que comprende una capa base que comprende un polímero termoplástico y una primera capa externa que comprende un polímero termoplástico que tiene un punto de fusión no mayor de 230ºF (110ºC) caracterizada por:

la estructura de película se prepara coextruyendo materiales fusionados que se corresponden con cada capa individual de la estructura de película a través de un troquel para formar una lámina de película coextruida y simultáneamente orientando de forma biaxial la lámina de película coextruida sobre una línea usando motores lineales que propelen directamente pares opuestos de enganches de bastidor sincrónicamente.

2. La estructura de película de la reivindicación 1, que comprende además una capa intermedia sobre un lado de la capa base y donde la primera capa externa está sobre un lado de la capa intermedia opuesta a la capa base.

3. La estructura de película de la reivindicación 2, en donde la capa intermedia comprende un polímero de etileno.

4. La estructura de película de la reivindicación 1, que comprende además una segunda capa externa dispuesta sobre un lado de la capa base opuesto a la primera capa externa.

5. La estructura de película según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se ha orientado la estructura de película de 1,5 a 8 veces en la dirección de la máquina y de 2 a 12 veces en la dirección transversal.

6. La estructura de película de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una superficie externa de la estructura de película se ha tratado en la superficie con uno de los tratamientos de descarga de corona, de llama y de plasma.

7. La estructura de película de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un recubrimiento aplicado sobre una superficie externa de un lado de la estructura de película opuesto a la primera capa externa.

8. La estructura de película de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una capa metalizada aplicada a una superficie externa de un lado de la estructura de película opuesto a la primera capa externa.

9. La estructura de película de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera capa externa se sella por el calor a un sustrato.

10. La estructura de película según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un sustrato laminado a la primera capa externa de la estructura de película.